tamamen homomorfik şifreleme: Genel Bakış ve Uygulama Senaryoları

tamamen homomorfik şifreleme(FHE), şifreleme çözmeden doğrudan şifreli veriler üzerinde fonksiyon hesaplamasına izin veren özel bir şifreleme şemasdır ve bu sayede gizliliği korur. Geleneksel statik şifreleme ve iletim sırasında şifrelemeden farklı olarak, FHE şifreli verilere karmaşık işlemler gerçekleştirme imkanı sunar, bu da çok taraflı işbirliği ile gizlilik koruma senaryolarında özellikle yararlıdır.

FHE'nin tipik bir uygulaması çevrimiçi oylama sistemidir. Seçmenler, şifrelenmiş oylarını bir ara varlığa iletebilir; bu varlık oyları, deşifre etmeden sayabilir ve sonunda yalnızca nihai sonucu açıklayabilir. Bu, geleneksel sistemlerde aracıların tüm oy pusulalarını deşifre etmesi gerektiği sorununu ortadan kaldırarak oy gizliliğini daha iyi korur.

FHE sisteminde, şifreleme fonksiyonu ve hesaplama süreci açıktır, ancak giriş verileri ve çıkış sonuçları şifrelenmiştir. Sadece çözme anahtarına sahip olan kişiler açık metin bilgilerine erişebilir. FHE, çıkış şifreleme boyutunun ve çözme karmaşıklığının yalnızca orijinal girdi ile ilgili olduğu, hesaplama sürecinin karmaşıklığına bağlı olmadığı kompakt bir şifreleme şemasidir.

FHE genellikle aşağıdaki anahtarları içerir:

1. Şifre çözme anahtarı: Sistemin ana anahtarı, FHE şifreli metnini çözmek için kullanılır ve genellikle kullanıcı tarafından yerel olarak saklanır.

2. Şifreleme Anahtarı: Açık metni şifreli metne dönüştürmek için kullanılır, açık anahtar modunda kamuya açıklanabilir.

3. Anahtar Hesaplama: Şifreli veriler üzerinde homomorfik işlemler için kullanılır, ayrıca kamuya açık da olabilir.

FHE'nin ana uygulama modları şunlardır:

1. Dış kaynak kullanımı: Hassas verilerin hesaplama görevlerini bulut hizmet sağlayıcısına dış kaynak olarak vermek, aynı zamanda veri gizliliğini korumak.

2. İki taraflı hesaplama modeli: Her iki tarafın kendi gizli verilerini ifşa etmeden ortak hesaplama yapmasına izin verir.

3. Birleşim Modu: Birden fazla katılımcıdan gelen verileri güvenli bir şekilde birleştirir, federatif öğrenme gibi senaryolara uygundur.

4. İstemci-Sunucu Modu: Sunucu, birden fazla bağımsız istemciye özel AI modeli hesaplama hizmeti sunar.

FHE'nin geleneksel şifreleme çözümlerine göre başlıca avantajı, şifreli veriler üzerinde karmaşık hesaplamalar yapabilmesidir, bu da gizlilik korumasına yeni olanaklar sunmaktadır. Ancak, mevcut durumda FHE'nin hesaplama maliyeti hala oldukça yüksektir, daha geniş senaryolarda pratik uygulama için daha fazla teknik atılım ve özel donanım desteğine ihtiyaç vardır.